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68天然气脱碳的工艺方法种类很多，主流区分方式根据二氧化碳与脱除介质发生的反应类型区分。
主要有化学反应法、物理分离法和化学物理法。
其中化学反应法有醇胺法和热钾碱法；物理分离法有物理溶剂法、膜分离法、吸附分离法和低温分离法；化学物理法有化学物理溶剂法。
胺法脱碳即属于化学物理溶剂法，该工艺为德国BASF公司20世纪80年代开发的一种低能耗脱除二氧化碳工艺，其低能耗，高精度，低腐蚀性特点使其在全世界范围内得到广泛应用。
早期主要用于合成氨中的合成气脱碳，国内通过不断的技术学习也成功运用于天然气脱碳，已成为国内最主流的天然气脱碳方式。
而胺法脱碳中最常用的吸收介质为MDEA配方溶液。
大庆油田某天然气净化厂的脱碳装置使用工艺即为MDEA脱碳，设计原料天然气二氧化碳含量13%，出口净化天然气二氧化碳含量2.5%。
自2012年投产至今总体运行良好。
本文以已经成功运行的脱碳装置为例对本技术进行操作、问题处理方面的分析。
一、MDEA脱碳原理MDEA即为N-甲基二乙醇胺，分子式为CH3-N(CH 2CH 2OH)2，分子量119.2，沸点246~248℃，闪点260℃，凝固点-21℃，汽化潜热519.16KJ/Kg，能与水和醇混溶，微溶于醚。
对二氧化碳等酸性气体具有很强的吸收能力，而且反应热小，解析温度低，化学性质稳定，无毒不降解。
MDEA法脱碳技术是利用活化MDEA溶液在高压常温条件下将天然气中的二氧化碳吸收，在降压和升温的条件下解析二氧化碳，溶液得到再生恢复吸收能力。
活化MDEA溶剂脱碳工艺兼有物理和化学吸收的特点，溶剂对二氧化碳的负载量大。
纯MDEA溶液与C O2不发生反应，但其水溶液与CO 2可按下式反应：CO 2 + H 2O == H+ + HCO 3- （1） H ++ R 2NCH 3 == R 2NCH 3H + （2）式（1）反应速率极慢，式（2）则为瞬间可逆反应，因此式（1）为MDEA吸收CO 2的控制步骤，为加快吸收速率，在MDEA 溶液中加入活化剂后，反应按下式进行：R2/NH + CO 2 == R2/NCOOH （3）R2/NCOOH + R2NCH 3 + H 2O == R2/NH + R2CH 3NH+HCO 3 （4）式（3）+式（4）：R2NCH 3 + CO 2 + H 2O == R2CH 3NH+HCO 3 （5）由式（3）~（5）可知，CO 2溶解液相中后，活化剂和二氧化碳迅速反应，加快了反应速度，如下图所示控制步骤由化学反应变为相界面传质过程。
研究与开发化 工 设 计 通 讯Research and DevelopmentChemical Engineering Design Communications·104·第46卷第8期2020年8月1 合成氨工业发展概述美国凯洛格（Kellogg ）公司于20世纪60年代以单系列和蒸汽透平为驱动力的大型合成氨装置，实现了合成氨工业的一次飞跃。
70年代，受到能源危机和天然气涨价的影响，美国凯洛格、丹麦托普索等有名的合成氨公司又相继开发出了节能降耗的合成氨工艺技术。
并随后产生了美国凯洛格工艺、美国布朗工艺、英国ICI 工艺、丹麦托普索工艺等合成氨工艺。
2 凯洛格合成氨的工艺技术特点及其节能降耗技术分析2.1 凯洛格合成氨的工艺技术特点概述凯洛格公司开发的KREP 合成氨工艺是传统合成氨工艺的代表，其技术特点包括利用转化法进行干法脱硫，原料气的制备采用两段天然气蒸汽转化法，气体净化的方式通过高温变换CO 、湿法脱碳去除CO 2和甲烷化，然后再进行合成与分离。
KREP 合成氨工艺可以充分地利用能量，利用反应余热回收蒸汽，然后以汽轮机驱动离心式压缩机。
凯洛格合成氨工艺还具有以下技术特点：（1）采用汽轮机驱动的离心式压缩机，使气体不会受到油雾的污染；（2）设置了锅炉给水预热器，将氨合成的反应热进行回收并用于加热锅炉给水，使热量可以充分回收利用。
（3）采用三级氨冷，合成后的气体通过一级降温达到-23℃；液氨在冷冻系统经过三级闪蒸，压力不同的三种气氨分别回到对应的离心式氨压缩机压缩段中。
所有的气氨一次性压缩到高压，然后冷凝，与一次性蒸发的工艺相比减少了功耗损失。
（4）放空管线设置在压缩机循环段前面，这个位置惰性气体和氨的含量都最高，因为是回收放空气中的氨，所以可以减少氨的损失。
（5）氨冷凝过程设置在压缩机循环段之后，能够加强清除气体中含有的CO 2、密封油等杂质[1]。
2.2 凯洛格合成氨工艺的节能降耗技术分析2.2.1 节能型的蒸汽转化利用低温烟气对燃烧空气进行预热，可以减少烟道气的热量损失，并提高转化炉的热效率；提高进入炉管的混合气体的温度，并且提高操作压力使出口温度降低，从而减小了辐射段的热负荷；提高二段炉工艺空气的预热温度，减轻了对一段炉的要求；在二段炉后面还设有蒸汽过热器，以平衡能量的利用；更新了一段炉的结构，将保温砖改成陶瓷纤维保温，从而降低炉顶温度并减少了热量损失。
本科毕业设计年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计Decarbonization Process design on synthetic ammonia目录摘要 ............................................................................................................................................................ Abstract ........................................................................................................................ 错误！未定义书引言 ............................................................................................................................................................第一章总论 ....................................................................................................................................1.1 概述..........................................................................................................................1.1.1 氨的性质...................................................................................................................1.1.2 氨的用途及在化工生产中的地位 ..........................................................................1.2 合成氨的发展历史......................................................................................................1.2.1 氨气的发现...............................................................................................................1.2.2 合成氨的发现及其发展 ..........................................................................................1.2.3 世界合成氨工业发展 ..............................................................................................1.3 文献综述......................................................................................................................1.3.1合成氨脱碳................................................................................................................1.3.2合成氨脱碳的方法概述 ...........................................................................................1.4 设计的依据..................................................................................................................第二章流程方案的确定 ...............................................................................................................2.1各脱碳方法对比...........................................................................................................2.1.1化学吸收法................................................................................................................2.1.2物理吸收法................................................................................................................2.1.3物理化学吸收法........................................................................................................2.2碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理 .................................................................2.2.1 PC法脱碳技术国内外现状 .....................................................................................2.2.2发展过程....................................................................................................................2.2.3技术经济....................................................................................................................第三章生产流程的简述 ...............................................................................................................3.1 气体流程......................................................................................................................3.1.1 原料气流程...............................................................................................................3.1.2 解吸气体回收流程...................................................................................................3.2液体流程.......................................................................................................................3.2.1 碳酸丙烯酯脱碳流程简述 ......................................................................................3.2.2 稀液流程循环...........................................................................................................3.3存在的问题及解决的办法 ..........................................................................................3.3.1综合分析PC法脱碳存在的主要问题有 ................................................................3.3.2解决办法....................................................................................................................第四章物料衡算和热量衡算 ....................................................................................................4.1工艺参数及指标...........................................................................................................4.1.1计算依据CO2在PC中的溶解度关系 ...................................................................4.1.2 PC的密度与温度的关系 .........................................................................................4.1.3 PC的蒸汽压 .............................................................................................................4.1.4 PC的黏度 .................................................................................................................4.2物料衡算.......................................................................................................................4.2.1各组分在PC中的溶解量 ........................................................................................4.2.2溶剂夹带量................................................................................................................4.2.3溶液带出的气量........................................................................................................4.2.4出脱碳塔净化气量....................................................................................................4.2.6 入塔液中CO2夹带量..............................................................................................4.2.7 带出气体的质量流量 ..............................................................................................4.2.8 验算吸收液中净化气中CO2的含量 .....................................................................4.2.9出塔气的组成............................................................................................................4.3热量衡算.......................................................................................................................第五章吸收塔的结构设计..........................................................................................................5.1确定吸收塔塔径及相关参数 ......................................................................................5.1.1基础数据....................................................................................................................5.1.2求取塔径....................................................................................................................5.1.3核算数据....................................................................................................................5.1.4填料层高度的计算....................................................................................................5.1.5 气相总传质单元高度 ..............................................................................................5.1.6塔附属高度................................................................................................................第六章塔零部件和辅助设备的设计与选取.....................................................................6.1 吸收塔零部件的选取..................................................................................................6.1.1筒体、封头等部件的尺寸选取 ...............................................................................6.1.2防涡流挡板的选取....................................................................................................6.1.3液体初始分布器........................................................................................................6.1.4 液体再分布器...........................................................................................................6.1.5 填料支撑装置...........................................................................................................6.1.6接管管径的确定........................................................................................................6.2 解吸塔的选取..............................................................................................................6.3贮槽的选择...................................................................................................................结论..........................................................................................................................................................致谢.......................................................................................................................... 错误！未定义书参考文献 ...............................................................................................................................................年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计摘要：本设计为年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计，是由指导老师指定的产量和生产规模，结合生产实习中收集的各类生产技术指标以及参考文献所提供的数据为依据而设计的。
化工工艺论文题目名称：合成氨的工业现状和节能技术系别：化学与化工学院专业：应用化学班级：学生：学号：指导教师：摘要本论文介绍了合成氨的一些生产方法,分别为煤制气合成法、固定床气化法、流化床气化法、气流床气化法、溶浴床气化法以及对现代典型合成氨工业生产流程详细介绍；节能技术分别从工艺改造和护手各项余热和余能进行研究。
关键字：合成氨，煤制气，固定床，节能，回收abstractThis paper introduces some methods of production of synthetic ammonia,for coal gas synthesis method, fixed bed gasification, fluidized bed gasification, entrained flow gasification method, melting bath bed gasification method and typical of modern synthetic ammonia industry production process in detail.Energy-saving technology from process improvement and hand the residual heat and energy research.key words: synthetic ammonia coal gas energy conservation reclaim目录第一章合成氨工艺现状 (1)1.1 国外传统型蒸汽转化制氨工艺阶段 (1)1.2 我国目前合成氨技术的基本状况 (2)第二章几种典型的合成氨工艺介绍 (3)2.1 煤制气合成氨工艺 (3)2.2 固定床气化法 (3)2.3 流化床气化 (4)2.4 气流床气化 (4)2.5 熔浴床气化 (5)第三章合成氨典型工业生产工艺流程 (6)3.1 造气工段 (6)3.2 脱硫工段 (6)3.3 变换工段 (7)3.4 变换气脱硫与脱碳 (8)3.5 碳化工段 (8)3.5.1 气体流程 (8)3.5.2 液体流程 (9)3.6 甲醇合成工段 (9)3.7 精炼工段 (10)3.8 压缩工段 (10)3.9 氨合成工段 (11)3.10 冷冻工段 (12)第四章合成氨的节能技术 (13)4.1 选择先进的节能工艺 (13)4.2 回收各项余热和余能进行热能综合利用 (14)参考文献 (16)第一章合成氨工艺现状合成氨工业在整个国民经济中占有重要的地位。
煤化工合成氨工艺分析及节能改造措施摘要：近些年我国化工行业发展迅速，其中煤化工合成氨领域也取得了很大的进步，现如今合成氨被广泛应用在多个行业当中，需求量持续不断增加，有效推动合成工艺的不断完善和优化。
相比较而言，煤化工合成氨工艺技术的优化和发展很好地保证了氨的纯度，而且还可以在一定程度上降低生产成本。
煤炭资源不可再生，因此不断优化氨合成工艺，提高节能效果以尽可能减少对煤能源的消耗显得尤为重要，我国目前深化能源改革倡导低碳节能环保理念和可持续发展战略，在国家空前重视环保和节能的时代背景下，煤化工合成氨过程的环保性和节能性成为关注热点和技术难点。
鉴于此，本文首先对合成氨生产特征进行了简要分析，然后详细论述了煤化工合成氨生产工艺和节能改造措施。
关键词：煤化工；合成氨；工艺分析；节能改造中图分类号：TQ113 文献标识码：A1合成氨生产特征1.1系统性和连续性煤化工合成氨生产过程中，首先需要对原材料进行一系列处理，然后进入煤气化工序、脱硫工序和净化工序，并在合成系统高温高压催化作用下合成氨，系统合成反应后剩余的原料气送入循环系统进行再次回收利用，反复不断地连续重复上述工艺流程实现合成氨生产目标。
生产过程中，某个生产工序出现问题将会引发一连串的连锁反应，降低合成氨生产效率和生产质量，造成资源的严重浪费，由此可见，合成氨生产工艺具有较强的连续性和系统性，只有保证这一前提，才能有效的实现节能降耗目标。
1.2复杂性和规范性合成氨生产工艺相对复杂，整个生产过程会涉及较多工序，而且对生产原材料质量也要求比较高。
工作人员应该充分结合生产需求和特征，严格管控原材料的温度、压强、数量和催化剂。
比如，在制备氢氮混合气的时候，主要是以天然气、煤和水蒸气等能源为主，如果制备工艺不够完善就会造成能源的严重浪费，所以我们应该不断优化生产工艺，尽量将合成氨生产能耗控制在60%以内，而且实践证明这一目标完全可以实现，其也是合成氨企业可持续战略发展目标实现的一项关键性内容。
